常压固定床煤气化发生炉内部反应过程(3)
作者：1发布时间：2010-02-08
为了便于更合理地对常压固定床煤气化发生炉内部结构进行设计，我们非常有必要对煤气发生炉内部气化的一些物理与化学过程进行深层次的了解，包括发生炉内部的传热与传质、气相内的反应、气相与固相的运动、固相各阶段的反应。本文从一定的层面上对常压固定床煤气化发生炉内部的气相和固相的流动进行了简要综述
由于气相和固相的逆流特性，煤粒在气相运动时要遇到向上流动的气流的较大阻力。影响煤粒运动的结构因素有很多，比如剪切强度，可渗透性、耐磨性以及在干燥和热解过程中体积、重量、密度和粒度的变化。因此，要准确的给出煤粒运动数学描述是十分困难的。在现有的常压固定床煤气化反应炉数学模型中，多数数学模型假定固定床层为固定相或活塞流[23]。1986年，Kang和Thorsness初次建立了一个比较符合实际状况的固体流模型[8]，其基本假定是：总体床层密度恒定，固体运动方向垂直向下。固体物料的衡算方程为：床层某一高度处的固体移动速率=床层底部的移动速率+由床层底部至此高度区间内固体的消耗速率。由于固体的消耗速率是床层高度的函数，因而衡算公式右边第二项是比较复杂的积分项。实际上，在适当假定的条件下, 床层某一高度处的颗粒移动速率还可以有更简洁的数学表述。
有关颗粒材料的流动层有过一些综述，不过这些内容更多地涉及到固体传输的问题，包括压力机理、塑性理论和可变场函数等不同的数学处理方法等，这里不对其进行详细的讨论。关于气相流动的数学描述，显然活塞流假设也只是为了简化数学处理，实际上，气相流动要受到床层空隙率的影响，同时由于温度、组成和总量的不断变化，对气相流动的数学描述要涉及许多因素。另外，气相流动中的信道效应也会严重影响活塞流的近似假设。当然，从宏观角度来看，如果煤气化反应炉半径很大，靠近炉壁的温度边界层又很薄，那么在中央绝热反应核内，若某一断面上的温度是均一的，则气体反应的速率也可以认为是均一的。这样，除了较薄的边界层外，按活塞流处理气体的流动对常压固定床煤气化反应炉的温度与组成的模拟不会产生太大的影响。
